土壤肥料學(xué)課件 第六章 植物營養(yǎng)與施肥基礎(chǔ)理論

哪一種土壤更適合種莊稼？土壤肥力水、肥、氣、熱1958年，毛澤東提出我國農(nóng)業(yè)的高速度發(fā)展，必須抓好“土、肥、水、種、密、保、管、工”等八個方面的工作。史稱農(nóng)業(yè)“八字憲法”。土壤肥料學(xué)SoilandFertilizerScience植物營養(yǎng)學(xué)PlantNutrition土壤肥料學(xué)

SoilandFertilizerScience任濤資源與環(huán)境學(xué)院

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第六章植物營養(yǎng)與施肥的基礎(chǔ)理論1）植物營養(yǎng)

植物體從外界環(huán)境中吸取其生長發(fā)育所需要的物質(zhì)

并用以維持其生命活動，即稱為植物營養(yǎng)。2）營養(yǎng)元素

植物體用于維持正常新陳代謝完成生命周期所需的

化學(xué)元素。第一節(jié)植物營養(yǎng)的內(nèi)容與領(lǐng)域一、植物營養(yǎng)的概念

含義：直接或間接供給植物所需養(yǎng)分，改善土壤性狀，以提高作物產(chǎn)量和改善產(chǎn)品品質(zhì)的物質(zhì)。3）肥料(fertilizers)4）植物營養(yǎng)學(xué)

研究植物營養(yǎng)與施肥的科學(xué)。即研究植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、運輸、轉(zhuǎn)化和利用的規(guī)律及植物與外界環(huán)境之間物質(zhì)與能量交換的科學(xué)。營養(yǎng)物質(zhì) 植物 環(huán)境

營養(yǎng)作用 營養(yǎng)物質(zhì)和吸收運輸轉(zhuǎn)化利用 能量交換我們?yōu)槭裁匆獙W(xué)習(xí)植物營養(yǎng)學(xué)？1994WhowillFeedChina?2008WillChinaStarvetheWorld?2011CantheUnitedStatesFeedChina?LesterBrown“有收無收在于水，收多收少在于肥”！糧食生產(chǎn)與肥料施用密切相關(guān)“莊稼一枝花，全靠肥當家”！施肥提高單位面積作物產(chǎn)量！研究證明，1980-2010年間中國大氣氮沉降顯著增加，增幅達60%，氮沉降升高是因農(nóng)業(yè)、工業(yè)及交通源活性氮排放快速增長所致，其中2/3來自農(nóng)業(yè)源。植物靠什么生長?植物與環(huán)境的關(guān)系?如何提高植物的產(chǎn)量和品質(zhì)?如何合理科學(xué)施肥？……主要任務(wù)闡明植物體與外界環(huán)境之間營養(yǎng)物質(zhì)交換和能量交換的具體過程，以及體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)運輸、分配和能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上通過施肥手段為植物提供充足的養(yǎng)分，創(chuàng)造良好的營養(yǎng)環(huán)境，或通過改良植物遺傳特性的手段調(diào)節(jié)植物體的代謝，提高植物營養(yǎng)效率，從而達到明顯提高作物產(chǎn)量和改善產(chǎn)品品質(zhì)的目的。

簡單來說，就是以植物營養(yǎng)原理為理論基礎(chǔ)，以施肥或改良植物營養(yǎng)遺傳特性為手段，達到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效的目的。植物營養(yǎng)學(xué)根際微生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)及其調(diào)控植物營養(yǎng)生態(tài)學(xué)植物礦質(zhì)營養(yǎng)遺傳學(xué)植物土壤營養(yǎng)肥料學(xué)與優(yōu)化平衡施肥植物礦質(zhì)營養(yǎng)遺傳學(xué)植物土壤營養(yǎng)肥料學(xué)與優(yōu)化平衡施肥植物礦質(zhì)營養(yǎng)遺傳學(xué)植物土壤營養(yǎng)學(xué)二、植物營養(yǎng)學(xué)的主要研究領(lǐng)域

其內(nèi)容與范疇隨著學(xué)科的發(fā)展在不斷變化植物營養(yǎng)生理學(xué)礦質(zhì)營養(yǎng)生理學(xué)逆境營養(yǎng)生理學(xué)產(chǎn)量生理學(xué)礦質(zhì)營養(yǎng)生理學(xué)如何吸收、運輸、分配和調(diào)控養(yǎng)分生理功能元素缺乏和過剩癥狀與環(huán)境的相互作用服務(wù)于農(nóng)業(yè)，尋求最佳調(diào)控技術(shù)措施1.植物營養(yǎng)生理學(xué)植物元素缺乏和過剩癥狀1.植物營養(yǎng)生理學(xué)逆境生理學(xué)研究植物在逆境條件下的生理變異及適應(yīng)性變化規(guī)律，通過營養(yǎng)調(diào)節(jié)挖掘植物抗逆性的基因型潛力，為選育優(yōu)良抗性品種提供依據(jù)。非生物逆境：旱、澇、鹽堿、高溫、寒冷、營養(yǎng)不足或失調(diào)、通氣不良生物逆境：病蟲害干旱澇害鹽堿地根結(jié)線蟲黃萎病蟲害1.植物營養(yǎng)生理學(xué)產(chǎn)量生理學(xué)作物產(chǎn)量的形成、養(yǎng)分的分配和調(diào)節(jié)過程；庫-源關(guān)系及其在產(chǎn)量形成過程中的作用；利用各種內(nèi)外源激素或調(diào)節(jié)劑對產(chǎn)量形成過程

的調(diào)控和機理；2.植物根際營養(yǎng)

-根際微生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)及其調(diào)控主要研究根－土界面微域中養(yǎng)分、水分及其它物質(zhì)的轉(zhuǎn)化規(guī)律和生物效應(yīng)；植物－土壤－微生物及環(huán)境因素之間物質(zhì)循環(huán)、轉(zhuǎn)化的機制及調(diào)控措施。3.植物營養(yǎng)生態(tài)學(xué)

主要研究不同生態(tài)類型中各種營養(yǎng)元素在土壤圈、水圈、大氣圈、生物圈中的轉(zhuǎn)化和遷移規(guī)律；各種養(yǎng)分和環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系。熱帶雨林落葉闊葉針葉林荒漠草地重金屬和污染物質(zhì)在食物鏈中的富集、遷移和調(diào)控氮素的氣態(tài)損失（NO、NO2、NH3）和淋洗4.植物礦質(zhì)營養(yǎng)遺傳學(xué)基因型差異遺傳基礎(chǔ)分子機理營養(yǎng)性狀的遺傳改良培育營養(yǎng)高效型新品種TransgenicWT導(dǎo)入檸檬酸合成酶提高蕃木瓜耐鋁毒能力土壤養(yǎng)分行為學(xué)

土壤肥力水平與植物營養(yǎng)的關(guān)系；土壤中養(yǎng)分的存在形態(tài)、含量、吸附固定等轉(zhuǎn)化和遷移的規(guī)律；有效養(yǎng)分的形態(tài)、形成過程及影響因素；各種養(yǎng)分的生物有效性；土壤肥力學(xué)研究在農(nóng)業(yè)耕作條件下，施肥對土壤肥力演變的影響；闡明維持和提高土壤肥力的農(nóng)業(yè)措施與影響條件。5.植物土壤營養(yǎng)學(xué)肥料--種類，性質(zhì)，轉(zhuǎn)化及有效性施肥--施肥的方法、數(shù)量、時期及影響有效性的因素

6.肥料學(xué)與優(yōu)化平衡施肥開辟新肥源--有機肥與無機肥的生物效應(yīng)實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)施肥技術(shù)及機械化條件下的現(xiàn)代施肥技術(shù)ModernFertilizationTechnology精準農(nóng)業(yè)

營養(yǎng)元素看不見，摸不著，

怎么辦？三、植物營養(yǎng)學(xué)的研究方法植物營養(yǎng)學(xué)研究方法田間生物方法模擬研究方法植物根系和根際研究方法生物統(tǒng)計和生物數(shù)學(xué)方法近代物理化學(xué)、生物化學(xué)和儀器分析方法核技術(shù)研究方法酶學(xué)診斷法植物營養(yǎng)診斷與調(diào)查研究法試驗研究+調(diào)查研究1.田間試驗法植物營養(yǎng)學(xué)最基本的研究方法特點最接近于生產(chǎn)條件的試驗方法，比較客觀地反映農(nóng)業(yè)實際，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有實際直接的指導(dǎo)意義受自然條件影響很大2.模擬試驗法

運用特殊裝置，給予特殊條件便于調(diào)控水、肥、氣、熱和光照等因素，有利于開展單因子的研究，多用于田間條件下難以進行的探索性試驗。

所得結(jié)果往往帶有一定局限性，需要進一步在田間試驗中驗證，然后再應(yīng)用于生產(chǎn)。土培、砂培、水培、分根培養(yǎng)、流動培養(yǎng)、滅菌培養(yǎng)…根系生態(tài)學(xué)、根系生理學(xué)、根系解剖學(xué)土壤-植物根-微生物相互作用的場所3.植物根系和根際研究方法rootexudates根/土界面動態(tài)根系生長酸堿反應(yīng)氧化還原反應(yīng)養(yǎng)分的富集與虧缺根分泌物固氮菌、解磷鉀菌菌根（VAM、EMA）病原微生物促生菌(PGPR)根際微生物分泌物關(guān)鍵根際過程4.生物統(tǒng)計和生物數(shù)學(xué)方法指導(dǎo)試驗設(shè)計，檢驗試驗數(shù)據(jù)；幫助試驗者評定試驗結(jié)果的可靠性；作出正確的科學(xué)結(jié)論。

計算機技術(shù)的應(yīng)用，可進行大量數(shù)據(jù)處理，可進行數(shù)學(xué)模擬，建立數(shù)學(xué)模型等。SASSPSS5.近代物理化學(xué)、生物化學(xué)和儀器分析方法研究植物、土壤和肥料體系內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)含量、形態(tài)、分布與動態(tài)變化的必要手段。在大多數(shù)情況下，此法應(yīng)與其它方法結(jié)合運用，但手續(xù)繁多，工作量大。近十幾年來，有各種自動化測試儀器相繼問世，從而克服了這一缺點。原子吸收分光光度計流動分析儀多元素分析儀碳氮分析儀6.核素技術(shù)法（同位素示蹤技術(shù)法）利用放射性和穩(wěn)定性同位素的示蹤特性，揭示養(yǎng)分運動的規(guī)律；縮短試驗進程，解決其它試驗方法難以深入的問題。N15P32熱電離同位素質(zhì)譜儀N15P327.酶學(xué)診斷法礦質(zhì)元素是多種酶的組成成分或活化劑，調(diào)節(jié)的酶的穩(wěn)定。通過酶活性的變化了解植物體內(nèi)養(yǎng)分的豐缺狀況，反應(yīng)靈敏，能及時提供信息。專一性較差，需累積經(jīng)驗。8.植物營養(yǎng)診斷與調(diào)查研究法調(diào)查統(tǒng)計植物的營養(yǎng)特征（缺素癥狀或中毒癥狀），判斷營養(yǎng)狀況。缺磷缺硼硼中毒缺硫小結(jié)植物營養(yǎng)的概念植物營養(yǎng)、營養(yǎng)元素、植物營養(yǎng)學(xué)、肥料植物營養(yǎng)學(xué)的主要研究領(lǐng)域植物營養(yǎng)學(xué)研究方法

營養(yǎng)元素？主要任務(wù)闡明植物體與外界環(huán)境之間營養(yǎng)物質(zhì)交換和能量交換的具體過程，以及體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)運輸、分配和能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上通過施肥手段為植物提供充足的養(yǎng)分，創(chuàng)造良好的營養(yǎng)環(huán)境，或通過改良植物遺傳特性的手段調(diào)節(jié)植物體的代謝，提高植物營養(yǎng)效率，從而達到明顯提高作物產(chǎn)量和改善產(chǎn)品品質(zhì)的目的。

簡單來說，就是以植物營養(yǎng)原理為理論基礎(chǔ)，以施肥或改良植物營養(yǎng)遺傳特性為手段，達到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效的目的。一、植物的組成新鮮植株

烘干 75～95％水分

~75oC

5～25％干物質(zhì)

煅燒

95％以氣體揮發(fā)

~525oC

5％灰分(成分復(fù)雜)第二節(jié)植物的營養(yǎng)元素植物體內(nèi)灰分元素70多種灰分元素所含元素種類和數(shù)量受環(huán)境條件及施肥措施影響。植物也吸收那些不是生長所需，甚至可能有毒的元素。哪些元素是植物的必需營養(yǎng)元素？植物體內(nèi)灰分元素并非全是植物所必需二、必需營養(yǎng)元素（EssentialElement）

1.概念-三個標準(ArnonandStout,1939)不可缺少缺少這種元素植物就不能完成其生命周期。特定癥狀缺少這種元素后，植物會出現(xiàn)特有的癥狀，而其它元素均不能代替其作用只有補充這種元素后癥狀才會減輕或消失。直接營養(yǎng)作用這種元素是直接參與植物的新陳代謝對植物起直接的營養(yǎng)作用，而不是改善環(huán)境的間接作用。專一性必要性直接性2.必需元素的種類目前國內(nèi)外公認的高等植物所必需的營養(yǎng)元素有16（17）種。它們是碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、硼、錳、銅、鋅、鉬、氯，鎳。MnBFeSNCOHCaKPCuClZnMgMo3.必需元素的發(fā)現(xiàn)元素年份發(fā)現(xiàn)人H,O 化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)之前——

C1800Senebier&SaussureN1804SaussureFe1860SachsMn1922McHargueB1923WaringtonZn1926Sommer&McKinneyCu1931Lipman&MackinneyP,K,Mg,S,Ca1938Sprengel Mo1939Arnon&StoutCl1954Broyer

隨著化學(xué)純化技不斷術(shù)改進，一些新的必需礦質(zhì)營養(yǎng)元素可能被發(fā)現(xiàn)。4.必需元素的分類大量元素：＞0.1%微量元素：＜0.1%中量元素：介于兩者之間CaSMgMnBFeCuClZnMoNiNCOHKPMacro-elementMiddle-elementMicro-element5.影響?zhàn)B分含量的因素

植物種類生育階段豐缺程度環(huán)境因子1.遺傳因素－－如：禾本科植物需Si、淀粉植物塊莖含K多、豆科植物含N較多等。2.環(huán)境條件（生長環(huán)境）－－如：鹽漬土上生長的植物含Na和Cl較多、沿海的植物含I較多、酸性紅壤上的植物含Al和Fe較多。主要因素6.必需元素的來源在必需營養(yǎng)元素中，碳、氫、氧來自二氧化碳和水，其它必需營養(yǎng)元素幾乎全部是來自土壤。由此可見，土壤不僅是植物生長的介質(zhì)，而且也是植物所需養(yǎng)分的主要供給者。

N、P、K植物需要量和收獲時帶走較多，土壤中普遍不足，要通過施肥才能滿足，故通常稱為“肥料三要素”或“植物營養(yǎng)三要素”。肥料三要素

注意：必需營養(yǎng)元素間的相互關(guān)系1.同等重要律－－植物必需營養(yǎng)元素在植物體內(nèi)的 數(shù)量不論多少都是同等重要的

生產(chǎn)上要求：平衡供給養(yǎng)分2.不可代替律－－植物的每一種必需營養(yǎng)元素都有 特殊的功能，不能被其它元素所 代替

生產(chǎn)上要求：全面供給養(yǎng)分7.必需營養(yǎng)元素的主要功能：生物化學(xué)作用和生理功能第一組：C、H、O、N、S 1.組成有機體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和生活物質(zhì)

2.組成酶促反應(yīng)的原子基團，被同化第二組：P、B、(Si) 1.以無機陰離子或酸分子的形態(tài)被植物吸收 2.形成連接大分子的酯鍵，儲存及轉(zhuǎn)換能量第三組：K、Mg、Ca、Mn、Cl 1.以離子形態(tài)被吸收，維護細胞內(nèi)的有序性，

如滲透調(diào)節(jié)、電性平衡等 2.活化酶類 3.穩(wěn)定細胞壁和生物膜構(gòu)型第四組：Fe、Cu、Zn、Mo、Ni 1.以配合態(tài)存在于植物體內(nèi) 2.變化價態(tài)傳遞電子

植物必需營養(yǎng)元素的各種功能一般通過植物的外部形態(tài)表現(xiàn)出來。而當植物缺乏或過量吸收某一元素時，會出現(xiàn)特定的外部癥狀，這些癥狀統(tǒng)稱為“植物營養(yǎng)失調(diào)癥”，包括“營養(yǎng)元素缺乏癥”和“元素毒害癥”。三、有益元素or準